NGHIEN cuu-TRAO eoi
NGHIEN CLFU QUA TRINH TRAO D 6 | NHIET VA OANH GIA
HIEU QUA BAT CHE N A N G XE CON KHI D 6 N G O A I T R Q I
THE HEAT EXCHANGE STUDY AND EFFECTIVE EVALUATION OF COVER CAR WHEN THE CAR IS RADIATED SUN
Nguyln The Lmrag Trudng Dai hpc Bach Khoa Ha Ngi
TOM TAT
Khi 6 to do ngodi trai md khong co thiet bi bdo ve ldm cho nhiet do trong xe tdng cao, ldm tdng khd ndng ldo hoa cdc chi tiet, gdy nguy hgi cho con nguai vd ldm tdng nguy ca chdy no tren xe. Nghien cicu ndy se se tinh todn trao doi nhiet trong xe vd vd ddnh gid hieu qud bgt che ndng xe con khi do ngodi trai. Nhirng kit qud nghien ciru chi ra rdng, nhiet do trong xe cao nhdt Id 66,7°C khi xe do ngodi trai md khong co bgt che ndng, khi su dting bgt mol lap vd ba lop, nhiet do cao nhdt trong xe idn lu0 Id 52,9°C vd 49,3''C. Ket qud tinh todn cQng chi ra rdng, gud trinh trao doi nhiet chu yeu xdy ra a be mat kinh truac vd sau, trung binh khi dung bgt mot lop vd ba lap tong luang nhiet tod vdo xe trung binh gidm ldn luat Id 38,9% vd 65, l%so vai khi khong su dung bat.
Tir khoa: Biec xg, mat trai, bgt che ndng, oto, trao doi nhiet ABSTRACT
When vehicle is parked in the open air without the sunscreen; the temperature inside the car is much higher than the environmental temperature. High temperature will accelerate the auto parts, interior aging and damage. This research will calculate the heat exchanges of car and evaluate effective cover car when the car is radiated the sun, the results showed that, the highest temperature inside car was 66, ?"€ without car cover, in case of using one layer and there layers car covers, the highest temperature inside car were respectively 52.9°C and 49.3"C. The results also showed that, the heat exchanges were more effective on before and after of car glass surface, the average heat total was transmitted from radiation ofthe sun to inside car when using one layer and there layers car cover decreased respectively 38.9 % and 65.1% compared to no car cover.
Keywords: Sun, radiation, cover car, heat exchange, car.
NGHIEN CLTU-TRAO D O I
1. DAT VAN DE
Trong nhiing ngay nang nong, xe bi phoi ngoai trdi co nhiet do cao co thg gay bong, nggt ngat, anh hudng xau dgn nao bp, tham chi gay tu vong. Chat benzen co nhigu tren be mat nhua ciia bang dieu khien, npi that xe, ghe ngoi, ong dan khi, co the gay hai cho than, gan, dan den cac benh bach cau, ung thu. 50mg la miic benzen cho phep, tuy nhien, khi dong kin Clia, mirc benzen len den 400-800 mg, cao hem 8 lan miic cho phep. Dac biet, khi dau xe dudi nang he (khoang 40°C), lugng benzen co thg dat 2.000 - 4.000 mg, vo cimg nguy hai. Ngudi thudng xuyen ngoi trong xe kin trong ngay nang ndng de tich tu chat dpc va mic benh.
Do xe dudi nang gat va nhiet dp cao trong thdi gian dai con anh hudng it nhigu dgn be mat son, tac dpng true tigp den ngoai that va ngi that, ldp son nhanh xuong cap, cac chi tiet nhua, da va do go trang tri ben trong giam tudi thp va lao hoa do chiu tac dgng ciia hai nong.
Ngoai ra, khi do xe ngoai trdi dudi nang gat, nhiet dp ciia nhung vat dl chay no dg trong xe nhu bat lira, Ion nudc nggt hay binh ciiu hoa mini tang cao gay ra mdi nguy hiem chay no trenxe [1].
De khac phuc tinh trang tren, nhieu giai phap da dugc dua ra nhu dd xe dudi bdng ram, sii dung cac bat chong nang, phim chdng ndng, migng dinh phan quang. Phuang phap mang lai hieu qua va dugc sir dung phd biln la bat chong nang bang vai phan quang [2]. Hien nay, chua co cdng trinh nghien ciiu nao dugc cong bo vg qua trinh trao dli nhiet cua xe va danh gia hieu qua chong ndng cua bat khi xe dd ngoai trdi. Trong nghien ciiu nay se nghien ciiu xay dung md hinh tinh toan qua trinh trao doi nhiet xe va danh gia hieu qua chlng ndng Clia bat khi xe do ngoai trdi.
2. XAY DUTVG M 6 HINH TINH TOAN QUA TRINH TRAO DOI NHIET XE CON KHI DO NGOAI TROfI
2.1. Doi tuong nghiSn cihi
Trong nghien ciiu nay, tac gia lira chpn xe con Ford Laser 1.8L lam doi tugng nghieu cim qua trinh trao ddi nhiet ciing nhu hieu qua che nang cua bat che nang, thong so kich thudc ca ban ciia xe nhu sau: Chieu dai: 4,47 (m), chigu rpng 1,705 (m), chieu cao 1,43 (m), chieu dai ca sd 2,610 (m).
2.2. XSy dung md hinh tinh toan qua trinh trao d6i nhigt xe con do ngoai trM khong co bat
Mo hinh tinh toan qua trinh trao doi nhiet ciia xe khi do ngoai trdi trong trudng hop cd bat va khong cd bat dugc thuc hien nhu sau:
ra kinh trudc (phia Dong):
a kinh sau (phia Toy);
a kinh ben Irai (phia Bac), 'ca kinh ben phai (phia Nam).
Qj- Nhi^t toa vao xe qua c Q,-Nhi$t toa vdoxe qua a Qf Nhiit toa vao xe qua a Qf Nhi?t toa vao xe qua c Qf Nhi0t toa vdo xe qua r
Qf Nhiet toa vao xe qua mat ben Irai (phia Bac);
Qf Nhiet toa vao xe qua mat ben phat (phia Nam) Hinh I. Mo hinh tinh todn trao doi nhiet
Biic xa mat trdi chigu xuong be mat xe theo nhieu phuang khac nhau vdi cudng dp ISSN 0866 - 7056
TAP CHi CO KHi VIET NAM, Sd 7 nam 2017 www.cokhivietnam.vn
NGHIEN ClJU-TRAO 0 6 l
khac nhau. Nang lugng tan xa theo cac hudng Ddng - Tay - Nam - Bac va Idn nhat chu ygu theo hudng Ddng-Tay [3], vi vay, trong nghien ciiu nay, hudng dd xe dugc chpn theo hudng Dong - Tay. Hinh 1, chi ra md hinh tinh toan qua trinh trao ddi nhiet khi 6 to do ngoai trdi theo hudng Ddng-Tay. Hinh 1, chi ra rang, be mat xe con chu yeu gdm hai dang la be mat kinh va bg mat thep co gan ni hoac bdng dg each nhiet, each am, qua trinh trao ddi nhiet trong xe la qua trinh trao ddi nhiet phiic tap, bao gdm biic xa nhiet tir mat trdi lgn be mat xe va vao trong xe, qua trinh truyen nhiet tir be mat xe vao trong xe. Dg tang dp chinh xac trong qua trinh tinh toan trao doi nhiet, xe se dugc chia thanh nhieu be mat, bao gdm be mat kinh va bg mat thep, bg mat kinh bao gdm be mat kinh trudc Q , kinh sau Q , kinh bgn trai
Q, va ben phai Q^ (hinh I). Be mat vd thep bao gdm phan bg mat vo thep tren ndc xe Q^, be mat vo thep bgn canh bgn trai Q^ va ben phai Q, (hinh 1). Khi xe do ngoai trdi, ddng co dot trong khdng Iam viec, vi vay trao ddi nhiet tir ddng ca vdi khoang trong xe khdng dang ke, tuong tu nhiet biic xa tir mat dudng vao gam xe cung khdng dang kg, trong nghign ciiu nay se bo qua qua trinh trao ddi nhiet cua dpng ca va mat dudng vao trong khoang xe.
So lieu cong bo trong quy chuan xay dung Viet Nam, 2008 [1] chi ra cudng do biic xa mat trdi theo cac hudng, theo thdi gian va theo cac thang trong nam trong ciia Ha Ndi, kgt qua cho thay cudng dp biic xa ldn nhat vao thang 7, so lieu cudng dp biic xa nhiet trung binh cua thang 7 dugc chi ra trong bang 1.
J /. Birc xg nhiet trung binh thdng 7 theo cdc hu&ng (W/m^) vd cdc gid trong ngdy:
Hirong Bac Nam Dong Tay Ngang
Gifr mat trfri (h) 10
150.4 146.4 185.7 137.4 155
11 158 157 5 174.3 148.1 159.5
12 160.6 161.3 160.9 160.9 160.9
13 158 157.5 148.1 174.3 159.5
14 150.4 146.4 137.4 185.7 155
15 137.9 128.6 122.2 190.8 144.9
16 120.2
105 101.5 183.4 127.5 Theo hinh I, tdng nhiet tda vao xe dugc tinh nhu sau:
I : Q = Q , + Q , + Q3 + Q , + Q3 + Q3 + Q , + Q , ( W ) (1)
Trong dd: Nhiet tda vao trong xe chia ra lam hai phan, qua vo va qua cira kinh, sau day se trinh bay chi tilt each tinh trong hai phan tren.
- Nhiet toa vao xe qua cua kinh bao gdm biic xa va truyen nhiet qua vach phang, dudi day (a cong thlic xac dinh nhiet tda vao xe qua cira kinh:
= ZQj^^, + IQ„^_(i=l*4) (2)
Trong do, nhiet toa do birc xa mat trdi qua cac ciia kinh dugc tinh theo cdng thiic sau [4]:
cr
NGHIEN CO'U-TRAOD6I
Q , , . ^T,.T,.T,.T..y.q.F
^^bxki 1 2 3 4 ' ' I
(3) Cidd:
T|^0,9: He sd trong suit cua kinh;
Tj=0,8: He s l bSn mat kinh;
T3=0,75: He sd che khuat ciia khung;
T^=0,65: He so tan xa che chan;
7=0,9: He so xuyen qua ciia kinh;
q: Biic xa mat trdi di den be mat kinh;
F^: Dien tich b l mat kinh thii i (i=l-4).
Truyen nhiet qua cac cira kinh xac dinh theo cdng thiic sau [5]:
=k, .F .At (4)
k^i He sd truygn nhiet ciia kinh, vdi kinh xe cd chilu day 5 mm, tir do tinh dugc k^
= 11,162 (W/m^K).
At: Do chenh lech nhiet do giiia trong xe va ngoai xe qua cac cira kinh;
F|=l,26 (m^): Dien tich kinh trudc xe;
Fj=0,89 (m^): Dien tich kinh sau xe;
F3=^F^=0,5 (m^): Dien tich kinh ben ciia xe.
- Nhigt toa vao xe qua vd xe dupc tinh theo cdng thiic sau:
Qv^Qv5+Qv6+Qv7 = 2Qv, (i^5^7) (5)
Q^=k.F^.A„ (6) k: He so truyen nhiet cua vo xe:
L ^ 1 ^ 2
a =20 (W/m^K): He so tda nhiet Ui ben ngoai dgn bg mat vd xe;
0^=30 (W/m-.K): He sd tda nhiet bgn bg mat ldp ni vao trong xe;
0i=3 (mm): Chigu day vd xe;
^15 (mm): Chigu day ldp ni each nhiet;
=58 (W/m.K): He s l din nhiet Clia thep;
=0,032 (W/m.K): Hg s6 din nhiet ciia ni;
1,811 (W/m^K).
: Dp chgnh lech nhiet dp giua trong va ngoai qua noc xe;
: Dp chenh lech nhiet dp giua trong va ngoai mat bgn xe phia trai;
,: Dp chgnh lech nhiet do giua trong va ngo^
qua mat bgn xe phia phai;
=1,56(m^): Dien tich ndc xe;
=F =1,095 (m^): Dien tich mat bgn cua xe.
Thay cac thdng sd tinh toan dugc o cong thlic (2) va (5) vao (1) ta se xac dinh dugrc tong nhiet vao trong xe.
2.3. Xay diimg mo hinh tinh toan qua trinh trao d6i nhift xe con dS ngoai troi co bat mot Idp va ba lop
Khi dung bat che nSng mpt ldp, anh sang mat trdi se chieu true tigp len Idp vai.
Tinh toan qua trinh biic xa nhiet lgn vai, sau do nhiet se truyen tii bat len vd xe, vi vay qua trinh la qua trinh trao doi nhiet vao xe la qua truygn nhiet qua vach phang nhigu ldp, qua trinh tinh toan ciing hrong Ur nhu tren, d day chieu day ldp vai la 0,5mm, he sd din nhiet cua vai 0,06 (W/m.K) [2]. Trong trudng hpp dung bat 3 lap, ngoai hai ldp vai d trgn, tren bat ba ldp con bo tri them ldp cao su luu hda de each nhiet, thong sd cua ldp cao su luu hda nhu sau: Chieu day tim cao su luu hoa 4 mm, he sd dan nhiet cua cao su luu hda 0,034 (W/m.K) [6].
3. KET QUA TINH TOAN QUA TRINH TRAO DOI NHlfiT VA DANH GIA HIEU QUA CUA BAT CHE N A N G
De tinh toan tdng nhiet Iugng mat trdi toa vao trong xe trong cac trudng hgp khong CO bat, CO bat mdt ldp va bat ba ldp, cin thigt ISSN 0866 - 7056
TAP CHi CO KHi VIET NAM, Sd 7 nam 2017 www.cokhivietnam.vn
NGHIEN CU'U - TRAO D 6 I
phai xac dinh nhiet dp moi trudng va nhiet dp trong xe trong trudng hgp khdng cd bat, cd bat mgt ldp va ba ldp.
3.1. Thuc nghigm xac dfnh nhiet do mdi tru'dng va nhiet do xe khi dd ngoai trdi
Hinh 2. Thir nghiem lai bdi gih xe Trdn Dgi Nghia, Hat Bd Trimg, Hd Noi, thdng 7/2016
thuc, chu ky lly mlu 60ms, phan mgm ghi dii lieu la ciia hang Hanyoung di theo thiet bi.
Hinh 2, chi ra hinh anh thuc nghiem do nhiet do trong xe khi su dung bat mgt ldp, thdi gian thue nghiem tir lOh dgn I6h, thuc hien do tai ba thdi diem cd nang khac nhau la thdi digm dau, giiia va cuoi cua thang 7/2016. Hinh 3, chi ra kgt qua nhiet dp trung binh trong xe tai ba thdi digm khac nhau tchi xe dd ngoai trdi khdng cd bat, cd bat mpt ldp va bat ba ldp.
Ket qua chi ra rang, vao thang 7, nhigt dp moi tnrdng trung binh theo cac gid trong ngay thap nhat la 38,1''C tai thdi diem lOh va cao nhat la 40,4°C tai I4h. Ket qua tren hinh 3 ciing cho thay nhiet dp trong xe khi khdng cd bat tang cao, cao nhat la 66,6''C tai 12h, khi sir dung bat mgt Idp va bat ba Idp nhiet dp cao nhat giam xuing con 52,8''C va 49,3''C.
3.2. Kit qua tinh toan qua trinh trao dot nhi^t va danh gia hieu qua ciia bat che nang De tinh tdng nhiet tda vao xe do qua trinh trao ddi nhiet, dau tign ta xac dinh nhiet dp be mat ben ngoai xe tai cac be mat trao doi nhiet.
Theo cong thiic ve qua trinh trao doi nhiet phiic tap [5] ta co:
Nhiet do be mat i (1=1-^7):
Hinh 3. Do thi nhi^t do moi tru&ng vd nhi^t dg Irong xe trong tru&ng hap co bat vd
khong CO bgt
D I thuc hien do nhiet dp trong xe va moi trudng, tac gia da sii dung cam bign PtI 00 vdi cac thong s l nhu sau: Dai do -50~200''C, sai sd nhi?t dp 0,1% toan giai. Bd digu khien nhigt dp Hanyoung HX7, do chinh xac 0,5%, bp digu khien cd kgt noi RS485 ket ndi vdi may tinh de ghi dii lieu nhiet do theo thdi gian
T^i = *|(tf + 2 7 3 ) ^ + ^ - 273 (T) (7)
Trong do:
e^: He so hap thu biic xa cua vat lieu tai be mat i, trong tnrdng hgp khong co bat, anh nang mat trdi chigu true tigp xuong be mat thep va kinh, vi vay he so hap thu biic xa ciia thep va kinh chgn lan lugt la 0,6 va 0,44. Ddi vdi trudng hgp sir dung bat, liic nay anh sang
CP
NGHIEN cuu-TRAO 0 6 l
mat trdi chilu true tigp lgn vai bat, he sd hap thu biic xa cua vai chpn la 0,8.
tf. Nhiet dp moi trudng ben ngoai xe.
q (W/m-): Cudng do biic xa mat trdi chigu len bg mat trao doi nhiet.
C„=5,67 (W/m^.K"): He so biic xa ciia vat den tuygt ddi.
Thay cac gia tri tren vao cong thiic 7, ta se tinh toan dupc nhiet do tai cac be mat trao doi nhiet. Hinh 4, chi ra nhiet do cac bg mat trao ddi tuang img tir be mat Q^ den Q^
trong tnrcmg hgp khong cd bat che nang, ket qua cho thay nhiet dg be mat Q, (T^.^) cd xu hudng giam dan tir 87,1''C den 67,8°C, dieu nay do cudng do birc xa cua hudng Dong giam dan trong thdi gian tir lOh dgn 16h (bang 1).
Doi vdi cac be mat trao ddi nhiet khac, cudng dp biic xa nhiet tang dan tir lOh den 12h sau do giam dan, digu nay dan tdi nhiet do cac be mat Q, (TJ, Q, (T^3), Q, (TJ, Q, (TJ, Q^, (T^^) ban dau tang dan dgn gia trj Idn nhat sau do giam dan, kgt qua ciing chi ra rang, nhiet dp cao nhat tai cac bg mat Q^, Q3, Q^, Q^, Q^ va Q,lln lugt la 89,0"C, 8 2 , 7 ^ , 82,9<'C, 72,9<'C, 72,8°C va 72,9<'C (hinh 4).
Hinh 5 va 6 chi ra nhiet do be mat trao ddi nhiet khi sir dung bat mgt Idp va bat ba ldp, ket qua chi ra rang, xu hudng nhiet do cac be mat cung giong vdi xu hudng nhiet do khi khong su dung bat. Khi sir dung bat che nang, he so hap thu nhiet ciia vai thap hon he so hap thu nhiet ciia kinh va thep, vi vay nhiet do cac be mat ngoai bat co xu hudng thap hon so vdi trucmg hgp khdng sir dung bat, nhiet do cac bg mat bat trong trudng hgp sii' dung bat mgt ldp va bat ba Idp thay ddi idiong dang ke do ciing cimg he so hap thu nhiet.
Hinh 7. Tong nhiet Ida vdo xe trong trudng hop CO bgt vd khong co bgt Hinh 7 chi ra kgt qua tinh toan tong nhiet toa vao xe trong trudng hgp co bat va khong cd bat. Kit qua chi cho thay, tdng Iugng nhiet toa vao xe phu thudc vao nhiet dp cac be mat trao doi nhiet va nhiet dp trong xe c6 xu hudng giam dan tir lOh dgn 12h rdi Iai tang dan tir 12h dgn 15h sau dd giam nhe. Nhu da Uinh bay d trgn, nhiet tda vao xe chu yeu phu thugc vao be mat kinh trudc va kinh sau xe, trong thdi gian tir lOh dgn 12h, cudng do biic xa theo hudng dong chieu vao bg mat kinh tru'de giam dan, trong khi cudng dp biic xa theo hudng tay chigu vao kinh sau tang tuy nhien miic tang thap hem so vdi miic giam Clia cudng do buc xa ciia kinh trudc, vi vay tdng nhiet toa vao xe giam, tii 12h den 15 gid, luc nay cudng dp biic xa nhiet theo hudng tay tang nhanh han su giam ciia cudng dp biic xa d hudng ddng, vi vay nhiet tda vao xe co xu hudng tang, thdi gian sau 15h, liic nay cudng dp bu'c xa mat trdi bat dau giam, dieu nay lam cho tdng nhiet chigu vao xe cd xu hudng giam.
Tren hinh 7 cung chi ra rang, tdng lugng nhi?t tda vao xe trong trudng hgp cd bat thap hon nhieu so vdi trudng hgp khong cd bat, trung binh khi diing bat mgt Idp va ba ldp tdng lugng nhiet toa vao xe trung binh giam lan lugt la ISSN 0866 - 7056
TAP CHi CO KHi VIET NAM, S l 7 nam 2017 www.cokhivietnam.vn
NGHIEN CUU-TRAO 0 6 l
38,9 (%) va 65,1% so vdi khi khdng su dung bat. Khi sii dung b^t rapt Idp, Idp vai tren bat cd tac dung each nhiet va ngan chan biic xa mat trdi chieu vao xe, vi vay tdng nhiet toa vao xe giam, trong trudng hgp sii dung bat ba Idp, ldp cao su luu hda co tac dung each nhiet rat tdt, dieu nay lam tang kha nang each nhiet cho bat, do vay tong lugng nhiet tda vita xe giam dang kg.
4. K E T LUAN
Bai bao da xay dung md hinh tinh toan qua trinh trao ddi nhiet xe khi do ngoai trdi, thuc nghiem xac dinh nhiet do xe khi dd ngoai trdi trong trudng hgp cd bat va khdng cd bat, kgt qua thue nghiem eho thay nhigt do trong xe cao nhat la 66,7''C khi khdng cd bat che nang, khi su dung bat mpt ldp va ba Idp, nhiet do cao nhit trong xe lan lugt la 52,9''C va 49,3''C. Kit qua tinh toan eiing eho thay qua trinh trao ddi nhiet chu yeu xay ra d bg mat kinh trudc va sau, nhiet lugng ldn nhat tda vao xe trong trudng hgp khdng cd bat la 1091W, khi sii dung bat che ndng mpt ldp va ba Idp nhiet lugng tda vao xe giam tnmg binh lln lugt la 38,9% va 65,1%
so vdi khi khdng su dung bat.»>
Ngay nhan bai: 12/6/2017 Ngay phan bien: 10/7/2017 Tai liSu tham khao:
[1].
[2].
[3],
[4].
[5].
[6].
http://autopro.com.vn/ky-thuat-tu-van/
phoi-xe-ngoai-nang-hiem-hoa-kho- luong-20150604180817347.chn bttp://www.happycar.vn
QCXDVN 02- 2008/BXD; Quy chudn xdy dung Viet Nam so lieu dieu kien tu nhien dung trong xdy dtmg.
PGS,TS. Nguyen Diic Lgi; Hu&ng ddn thiit ki hi thong dieu hod khong khi, NXB. Khoa hoc va Ky thuat, 2005.
Dang Quic Phii- Trin Thl Scm- Trin Van Phli; Truyin nhiit. NXB. Giao due.
Nguyen Hiiu Tri; Khoa hoc ky ihugt cong nghi cao su Ihien nhien, NXB. Tre, 2009.
